CN113593993A - 一种灭弧室及罐式断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灭弧室及罐式断路器。灭弧室，包括：动触头组件，包括动触头座和喷口，喷口可在动触头座内往复移动；静触头组件，包括静触头座、静支座和静弧触头，静弧触头导向滑动装配在静触头座内，静支座的内侧壁上设有转轴；连杆机构，包括动端连杆、静端连杆以及转动臂，转动臂转动装配在转轴上，转动臂具有长段和短段，动端连杆的一端铰接在喷口上，动端连杆的另一端铰接在长段上，静端连杆的一端铰接在静弧触头上，静端连杆的另一端铰接在短段上；定义经过静触头座的中心线且与动端连杆和长段的铰接轴线平行的平面为基准面，转动臂的转动轴线与静端连杆和短段的铰接轴线处于基准面的同一侧。

Description

一种灭弧室及罐式断路器

技术领域

本发明涉及一种灭弧室及罐式断路器。

背景技术

随着国家经济以及电网规模的不断增大，交流电网系统的暂态稳定性、短路电流超标，直流输电系统母线暂态过电压等问题已成为制约电网规模以及系统运行稳定的关键。因此，减少罐式断路器的开断时间，能够有效解决上述问题。

申请公布号为CN109767949A的中国发明专利申请公开了一种灭弧室，如图1和图2所示，包括第一触头组件、第二触头组件以及连杆机构，第一触头组件包括第一触头、与第一触头固定连接的喷口以及固定在喷口处的喷口压环，第二触头组件包括触头安装板、固定在触头安装板上的第二触头和导向筒，喷口压环导向滑动装配在导向筒内；连杆机构包括与喷口铰接的第一连杆、与触头安装板铰接的第二连杆、转动装配在灭弧室壳体上的转动连杆，转动连杆的两端分别与第一、二连杆铰接。在工作时，第一触头组件被绝缘拉杆拉动，带动第一连杆运动，第一连杆带动转动连杆转动，转动连杆带动第二连杆运动，以实现第一触头和第二触头同时相向或相背运动，进而减少罐式断路器的开断时间。

定义转动连杆与第一连杆的铰接轴线为第一铰接轴线，转动连杆与第二连杆的铰接轴线为第二铰接轴线，为了减小驱动第二连杆运动的作用力，转动连杆的转动轴线和第一铰接轴线的距离大于转动轴线和第二铰接轴线的距离。

以上述转动连杆的转动轴线为分界线，将转动连杆分成长段和短段，由于上述转动连杆的转动轴线处于第二触头的中心线上，为了避让转动连杆的长段，需要将灭弧室做的较大，不利于灭弧室的小型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灭弧室，以解决现有技术中转动连杆的转动轴线处于第二触头的中心线上，为了避让转动连杆的长段，需要将灭弧室做的较大的技术问题；本发明的目的还在于提供一种罐式断路器。

为实现上述目的，本发明灭弧室的技术方案是：

灭弧室，包括：

动触头组件，包括动触头座和喷口，喷口可在动触头座内往复移动；

静触头组件，包括静触头座、静支座和静弧触头，静弧触头导向滑动装配在静触头座内，静支座的内侧壁上设有转轴；

连杆机构，包括动端连杆、静端连杆以及转动臂，转动臂转动装配在转轴上，转动臂具有长段和短段，动端连杆的一端铰接在喷口上，动端连杆的另一端铰接在长段上，静端连杆的一端铰接在静弧触头上，静端连杆的另一端铰接在短段上；

定义经过静触头座的中心线且与动端连杆和长段的铰接轴线平行的平面为基准面，转动臂的转动轴线与静端连杆和短段的铰接轴线处于基准面的同一侧。

有益效果是：由于转动臂的转动轴线与静端连杆和短段的铰接轴线处于基准面的同一侧，使得转动臂长段的一部分与短段处于基准面的同一侧，以减小转动臂于基准面两侧的板段部分的差值，对于同样长度的转动臂，在满足灭弧室对称和绝缘要求的情况下，能够减小灭弧室的径向尺寸，有利于灭弧室的小型化。

进一步的，在转动臂与静弧触头垂直时，转动臂的中心点处于所述基准面上。

有益效果是：在转动臂与静弧触头垂直时，转动臂于基准面两侧的板段部分相等，在满足灭弧室对称和绝缘要求的情况下，能进一步减小灭弧室的径向尺寸。

进一步的，转动臂为转动板。

有益效果是：将转动臂设计成转动板，便于其与动端连杆和静端连杆铰接。

进一步的，动端连杆的长度大于静端连杆的长度。

有益效果是：这样设计，直接将动端连杆铰接在喷口上即可，无需在喷口上另外设计供动端连杆铰接支撑臂。

为实现上述目的，本发明罐式断路器的技术方案是：

罐式断路器，包括灭弧室和驱动机构，驱动机构用于驱动灭弧室的拉杆往复运动，所述灭弧室，包括：

动触头组件，包括动触头座和喷口，喷口可在动触头座内往复移动；

静触头组件，包括静触头座和静弧触头，静弧触头导向滑动装配在静触头座内，静支座的内侧壁上设有转轴；

连杆机构，包括动端连杆、静端连杆以及转动臂，转动臂转动装配在转轴上，转动臂具有长段和短段，动端连杆的一端铰接在喷口上，动端连杆的另一端铰接在长段上，静端连杆的一端铰接在静弧触头上，静端连杆的另一端铰接在短段上；

定义经过静触头座的中心线且与动端连杆和长段的铰接轴线平行的平面为基准面，转动臂的转动轴线与静端连杆和短段的铰接轴线处于基准面的同一侧。

有益效果是：由于转动臂的转动轴线与静端连杆和短段的铰接轴线处于基准面的同一侧，使得转动臂长段的一部分与短段处于基准面的同一侧，以减小转动臂于基准面两侧的板段部分的差值，对于同样长度的转动臂，在满足灭弧室对称和绝缘要求的情况下，能够减小灭弧室的径向尺寸，有利于灭弧室的小型化。

进一步的，在转动臂与静弧触头垂直时，转动臂的中心点处于所述基准面上。

有益效果是：在转动臂与静弧触头垂直时，转动臂于基准面两侧的板段部分相等，在满足灭弧室对称和绝缘要求的情况下，能进一步减小灭弧室的径向尺寸。

进一步的，转动臂为转动板。

有益效果是：将转动臂设计成转动板，便于其与动端连杆和静端连杆铰接。

进一步的，动端连杆的长度大于静端连杆的长度。

有益效果是：这样设计，直接将动端连杆铰接在喷口上即可，无需在喷口上另外设计供动端连杆铰接支撑臂。

进一步的，驱动机构为斥力机构。

有益效果是：斥力机构的启动时间较短，能够大幅缩减罐式断路器的开断时间。

进一步的，斥力机构背向灭弧室的一侧设有缓冲器。

有益效果是：由于斥力机构的行程较大，所需电磁驱动力也较大，增加缓冲器能够对斥力机构进行有效缓冲。

附图说明

图1为本发明罐式断路器的实施例1的结构示意图；

图2为图1中灭弧室的结构示意图；

图3为图1中斥力机构的结构示意图；

图中：1、进出线套管；2、电流互感器；3、密度表；4、灭弧室；5、过渡筒；6、手孔；7、斥力机构；8、线缆；9、电源箱；10、右支撑绝缘子；11、右连接座；12、动支座；13、动屏蔽罩；14、动主触头；15、绝缘拉杆；16、拉杆；17、左支撑绝缘子；18、压气室；19、左连接座；20、膨胀室；21、动弧触头；22、动触头座；23、转轴；24、喷口；25、静主触头；26、静触头座；27、静支座；28、动端连杆；29、转动板；30、静端连杆；31、静屏蔽罩；32、静弧触头；33、接头；34、输出杆；35、斥力盘；36、液压缓冲器；37、分闸线圈；38、合闸线圈；39、保持弹簧；40、保持尾翼。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明罐式断路器的实施例1：

如图1所示，罐式断路器包括由左向右依次布置的灭弧室4、过渡筒5以及斥力机构7，灭弧室4的壳体上设有两个进出线套管1，两个进出线套管1的下端均设有电流互感器2，电流通过进出线套管1进出灭弧室4，电流互感器2用于监测线路电流；灭弧室4的左法兰上设有密度表3，密度表3用于检测灭弧室4内的绝缘气体密度；斥力机构7通过线缆8与电源箱9连接。其中，斥力机构7构成驱动机构；电源箱9分离式设计，布置灵活。

如图2所示，灭弧室4包括壳体，壳体内设有动触头组件和静触头组件，动触头组件包括由左向右依次连接的动触头座22、动支座12以及右支撑绝缘子10，右支撑绝缘子10固定在壳体的右法兰上，右支撑绝缘子10与动支座12连接的位置设有右连接座11，右连接座11与右侧的进出线套管1连接；动支座12的外侧固设有动屏蔽罩13，以均匀电场，防止开断电流产生的高温气体直接吹响灭弧室的壳体，造成对地击穿；动触头座22内设有装配在一起的动主触头14、喷口24和动弧触头21，喷口24由拉杆16驱动往复运动，拉杆16与绝缘拉杆15连接在一起。其中，动触头座22内于喷口24的右侧还设置有膨胀室20和压气室18，膨胀室20和压气室18均为现有成熟的技术，不再具体说明其结构和作用。

本实施例中，静触头组件包括由左向右依次布置的左支撑绝缘子17、静支座27以及静触头座26，左支撑绝缘子17固定在壳体的左法兰上，左支撑绝缘子17和静支座27的连接位置处设有左连接座19，左连接座19与左侧的进出线套管1连接；静支座27的外侧固设有静屏蔽罩31，以均匀电场，防止开断电流产生的高温气体直接吹响灭弧室4的壳体，造成对地击穿；静触头座26上设有静主触头25和静弧触头32，静弧触头32导向滑动装配在静弧触头32内。

如图2所示，灭弧室还包括连杆机构，连杆机构包括动端连杆28、静端连杆30以及转动板29，转动板29构成转动臂，动端连杆28的长度大于静端连杆30的长度；转动板29具有长段和短段，动端连杆28的右端通过第一铰接轴铰接在喷口24上，动端连杆28的左端通过第二铰接轴铰接在长段上，静端连杆30的右端通过第三铰接轴铰接在静弧触头32上，静端连杆30的左端通过第四铰接轴铰接在短段上；静支座27的内侧壁上固设有转轴23，转动板29转动装配在转轴23上。其中，上述各铰接轴的铰接轴线相互平行。

定义经过静触头座26的中心线且与第二铰接轴的铰接轴线平行的平面为基准面，转轴23的转动轴线与第四铰接轴的铰接轴线处于基准面的同一侧，转动板长段的一部分与短段处于基准面的同一侧，可以减小转动板于基准面两侧的板段部分的差值，对于同样长度的转动板，在满足灭弧室对称和绝缘要求的情况下，能够减小灭弧室的径向尺寸，有利于灭弧室的小型化。

本实施例中，在转动板29与静弧触头32垂直时，转动板29的中心点处于基准面上，这样设计，在转动板29与静支座27距离最小时，转动板29于基准面两侧的板段部分相等，在满足灭弧室对称和绝缘要求的情况下，能进一步减小灭弧室的径向尺寸。

本实施例中，斥力机构的启动时间不大于3ms，这样能够大幅缩减罐式断路器的开断时间。在其他实施例中，也可以使用传统的弹簧机构或液压机构。

如图3所示，斥力机构7包括分闸线圈37、合闸线圈38、斥力盘35以及输出杆34，输出杆34的左端通过接头33与绝缘拉杆连接，斥力盘35固设在输出杆34上，斥力盘35处于分闸线圈37和合闸线圈38之间。

本实施例中，过渡筒5上设有手孔6，便于绝缘拉杆15与接头33的连接。

本实施例中，斥力机构7的右侧还设有保持机构，保持机构包括成对布置的保持弹簧39和成对布置的保持尾翼40，通过保持弹簧39与保持尾翼40相配合，可以使斥力机构7稳定在分闸、合闸位置。其中，保持机构的工作原理为现有成熟技术，在此不再具体说明。

本实施例中，考虑到灭弧室4的断口绝缘距离，斥力机构7的行程较大，所需电磁驱动力也较大，随之带来的是缓冲问题；特别是分闸时的运动速度较高，单纯的依靠合闸线圈38提供电磁斥力做缓冲，由于其作用距离短，难以有效缓冲。通过在输出杆34的右端设置缓冲器36，缓冲器36在分闸末段先于合闸线圈38介入提供缓冲，可以有效解决大行程斥力机构的缓冲问题。其中，缓冲器36选用现有技术中的液压缓冲器。

罐式断路器的主导电回路：电流先经右侧的进出线套管1到右连接座11，再经动支座12、动触头座22、动主触头14、静主触头25、静触头座26到静支座27，最后经左连接座19到左侧的进出线套管1。主导电回路通过左支撑绝缘子17和右支撑绝缘子10安装在灭弧室4的左、右法兰上，以保持对地绝缘。

罐式断路器在分闸时：电源箱9通过线缆8对分闸线圈37放电，分闸线圈37驱动斥力盘35向右运动，由于输出杆34与斥力盘35通过固定装配在一起，输出杆34通过接头33带动绝缘拉杆15向右运动，绝缘拉杆15带动拉杆16、动主触头14、动弧触头21以及喷口24向右运动；同时，喷口24带动动端连杆28向右运动，动端连杆28通过转动板29带动静端连杆30向左运动，以驱动静弧触头32向左运动，使得灭弧的室动弧触头和静弧触头间的相对加速度增加，不仅减少了开断时间，同时降低对操作功的要求。其中，合闸过程与上述分闸过程类似，在此不再具体说明。

本发明基于单断口SF6灭弧室，设计了一种252kV自能式高速开断的罐式断路器，开断时间较传统252kV罐式断路器大幅缩减，其可以有效提高系统的暂态稳定性，抑制过电压，降低系统短路电流水平，对保障电网系统的长期安全稳定运行和国家的经济、能源安全有着十分重要的意义。

本发明罐式断路器的实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，在转动板29与静弧触头32垂直时，转动板的中心点处于基准面上。本实施例中，当转动臂与静弧触头垂直时，在保证转轴的转动轴线与第四铰接轴的铰接轴线处于基准面同一侧的情况下，转动臂的中心点与转轴的转动轴线处于基准面的同一侧。在其他实施例中，当转动臂与静弧触头垂直时，在保证转轴的转动轴线与第四铰接轴的铰接轴线处于基准面同一侧的情况下，转动臂的中心点与转轴的转动轴线分别处于基准面的两侧。

本发明罐式断路器的实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，转动臂为转动板29。本实施例中，转动臂为转动杆。

本发明罐式断路器的实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，动端连杆28的长度大于静端连杆30的长度。本实施例中，喷口具有向左延伸的支撑杆，动端连杆的右端通过第一铰接轴铰接在支撑杆上，此时，动端连杆的长度小于静端连杆的长度。在其他实施例中，动端连杆的长度可以等于静端连杆的长度。

本发明灭弧室的实施例，该灭弧室与上述罐式断路器的实施例1至4中任一个所述的灭弧室的结构相同，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.灭弧室（4），包括：

动触头组件，包括动触头座（22）和喷口（24），喷口（24）可在动触头座（22）内往复移动；

静触头组件，包括静触头座（26）、静支座（27）和静弧触头（32），静弧触头（32）导向滑动装配在静触头座（26）内，静支座（27）的内侧壁上设有转轴（23）；

连杆机构，包括动端连杆（28）、静端连杆（30）以及转动臂，转动臂转动装配在转轴（23）上，转动臂具有长段和短段，动端连杆（28）的一端铰接在喷口（24）上，动端连杆（28）的另一端铰接在长段上，静端连杆（30）的一端铰接在静弧触头（32）上，静端连杆（30）的另一端铰接在短段上；

其特征在于，

定义经过静触头座（26）的中心线且与动端连杆（28）和长段的铰接轴线平行的平面为基准面，转动臂的转动轴线与静端连杆（30）和短段的铰接轴线处于基准面的同一侧。

2.根据权利要求1所述的灭弧室（4），其特征在于，在转动臂与静弧触头（32）垂直时，转动臂的中心点处于所述基准面上。

3.根据权利要求1或2所述的灭弧室（4），其特征在于，转动臂为转动板（29）。

4.根据权利要求1或2所述的灭弧室（4），其特征在于，动端连杆（28）的长度大于静端连杆（30）的长度。

5.罐式断路器，包括灭弧室（4）和驱动机构，驱动机构用于驱动灭弧室（4）的拉杆（16）往复运动，所述灭弧室（4）包括：

动触头组件，包括动触头座（22）和喷口（24），喷口（24）可在动触头座（22）内往复移动；

静触头组件，包括静触头座（26）、静支座（27）和静弧触头（32），静弧触头（32）导向滑动装配在静触头座（26）内，静支座（27）的内侧壁上设有转轴（23）；

连杆机构，包括动端连杆（28）、静端连杆（30）以及转动臂，转动臂转动装配在转轴（23）上，转动臂具有长段和短段，动端连杆（28）的一端铰接在喷口（24）上，动端连杆（28）的另一端铰接在长段上，静端连杆（30）的一端铰接在静弧触头（32）上，静端连杆（30）的另一端铰接在短段上；

其特征在于，

定义经过静触头座（26）的中心线且与动端连杆（28）和长段的铰接轴线平行的平面为基准面，所述转动臂的铰接轴线与静端连杆（30）和短段的铰接轴线处于基准面的同一侧。

6.根据权利要求5所述的罐式断路器，其特征在于，在转动臂与静弧触头（32）垂直时，转动臂的中心点处于所述基准面上。

7.根据权利要求5或6所述的罐式断路器，其特征在于，转动臂为转动板（29）。

8.根据权利要求5或6所述的罐式断路器，其特征在于，动端连杆（28）的长度大于静端连杆（30）的长度。

9.根据权利要求5或6所述的罐式断路器，其特征在于，驱动机构为斥力机构（7）。

10.根据权利要求9所述的罐式断路器，其特征在于，斥力机构（7）背向灭弧室（4）的一侧设有缓冲器。

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